Datenverarbeitungseinheit Was ist eine Data Processing Unit (DPU)?

Eine Data Processing Unit ist eine Datenverarbeitungseinheit, bestehend aus Multicore-Prozessor, Hochleistungsnetzwerkinterface und Hardware-basierten Beschleunigungs-Engines. Sie ist darauf spezialisiert, Netzwerkdaten schnell zu verarbeiten, zu transferieren und zu analysieren. Nvidia bezeichnet diese Art von Datenverarbeitungseinheit auch als eine programmierbare Rechenzentrumsinfrastruktur auf einem Chip.

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Das Akronym DPU steht für „Data Processing Unit“. Der Begriff wurde unter anderem vom Unternehmen Nvidia geprägt. Es handelt sich um eine Datenverarbeitungseinheit, die wichtige Funktionen eines Rechenzentrums integriert und auf einer Rechnereinsteckkarte abbildet.

DPUs sind darauf spezialisiert, Netzwerkdaten schnell zu verarbeiten, zu analysieren und zu transferieren. Sie entlasten dank dieser Fähigkeiten die CPUs (Central Processing Unit) und GPUs (Graphics Processing Unit) der Server. Eine DPU besteht aus einem performant arbeitenden Multicore-Prozessor, Hochleistungsnetzwerkinterfaces und Hardware-basierten Beschleunigungs-Engines. Die Datenverarbeitungseinheiten sind häufig in Form von programmierbaren Netzwerkkarten realisiert, die in PCIe-Slots eines Servers installiert werden.

Server mit ihren CPUs können bestimmte Datenverarbeitungsaufgaben auf die DPUs auslagern und sich auf die Ausführung der Anwendungen und des Betriebssystems konzentrieren. Neben Nvidia bieten zahlreiche weitere Hersteller wie Marvell Technology, Broadcom, Intel und andere Data Processing Units an. Diese unterscheiden sich in Leistungs- und Funktionsumfang teils deutlich.

Abgrenzung zwischen DPUs, CPUs und GPUs

CPUs, GPUs und DPUs sind wichtige Komponenten moderner Computing-Umgebungen. CPUs (Central Processing Units) gibt es schon sehr lange. Sie bilden das Herzstück von Rechnern oder Servern und führen Funktionen des Betriebssystems und der installierten Anwendungen aus. GPUs (Graphical Processing Unit) waren ursprünglich für die Beschleunigung der Grafikfunktionen vorgesehen. Durch ihre multidimensionalen Verarbeitungsfähigkeiten sind GPUs auch sehr gut für Datenverarbeitungsaufgaben im Bereich des Maschinellen Lernens und im Big-Data-Umfeld geeignet. DPUs sind darauf spezialisiert, Netzwerkdaten schnell zu verarbeiten, zu transferieren und zu analysieren.

Komponenten und Funktionen einer DPU

Eine DPU besteht aus folgenden drei Komponenten:

• einem programmierbaren, hochleistungsfähigen Multicore-Prozessor,

• einer oder mehrerer Hochleistungsnetzwerkschnittstellen,

• einer Sammlung von Hardware-basierten, programmierbaren Beschleunigungs-Engines.

Mithilfe dieser drei Komponenten ist die Data Processing Unit in der Lage, Funktionen in Bereichen wie Software-Defined Networking (SDN), Network Function Virtualization (NFV), Künstliche Intelligenz, Machine Learning, Sicherheit, Verschlüsselung, Datenspeicherung, Telekommunikation oder Deep Packet Inspection (DPI) und anderen auszuführen oder zu beschleunigen.

Vorteile durch den Einsatz von Data Processing Units

Der Einsatz von DPUs bietet Vorteile wie:

• Entlastung von CPUs, GPUs und Netzwerken,

• Beschleunigung der Datenverarbeitung, Datenanalyse, Datenübertragung und Datenspeicherung,

• Steigerung der Performance einzelner Server und ganzer Rechenzentren.

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